En magnetismo , el producto de energía máxima es una figura de mérito importante para la resistencia de un material de imán permanente . A menudo se denota ( BH ) máx y normalmente se da en unidades de kJ/m3 ( kilojulios por metro cúbico, en electromagnetismo SI) o MGOe (mega- gauss - oersted , en electromagnetismo gaussiano ). [1] [2] 1 MGOe es equivalente a7,958 kJ/m3 . [ 3]
Durante el siglo XX , el producto energético máximo de los materiales magnéticos disponibles comercialmente aumentó de alrededor de 1 MGOe (por ejemplo, en acero KS ) a más de 50 MGOe (en imanes de neodimio ). [4] Otras propiedades importantes de los imanes permanentes incluyen la remanencia ( Br ) y la coercitividad ( Hc ); estas cantidades también se determinan a partir del bucle de saturación y están relacionadas con el producto energético máximo, aunque no directamente.
El producto de máxima energía se define en función del bucle de saturación de histéresis magnética (curva B - H ), en la parte desmagnetizante donde los campos B y H están en oposición. Se define como el valor máximo del producto de B y H a lo largo de esta curva (en realidad, el máximo del negativo del producto, − BH , ya que tienen signos opuestos):
De manera equivalente, se puede definir gráficamente como el área del rectángulo más grande que se puede dibujar entre el origen y la curva de desmagnetización de saturación BH (ver figura).
La importancia de ( BH ) max es que el volumen del imán necesario para cualquier aplicación dada tiende a ser inversamente proporcional a ( BH ) max . Esto se ilustra al considerar un circuito magnético simple que contiene un imán permanente de volumen Vol mag y un entrehierro de volumen Vol gap , conectados entre sí por un núcleo magnético . Supongamos que el objetivo es alcanzar una cierta intensidad de campo B gap en el entrehierro. En tal situación, la energía magnética total en el entrehierro (densidad de energía magnética integrada en el volumen) es directamente igual a la mitad del − BH integrado en el volumen en el imán: [5]
Por lo tanto, para lograr el campo magnético deseado en el espacio, el volumen requerido de imán se puede minimizar maximizando − BH en el imán. Al elegir un material magnético con un alto ( BH ) max , y también elegir la relación de aspecto del imán de modo que su − BH sea igual a ( BH ) max , se minimiza el volumen requerido de imán para lograr una densidad de flujo objetivo en el espacio de aire. Esta expresión supone que la permeabilidad en el núcleo que conecta el material magnético al espacio de aire es infinita, por lo que, a diferencia de lo que podría implicar la ecuación, no se puede obtener una densidad de flujo arbitrariamente grande en el espacio de aire disminuyendo la distancia del espacio. Un núcleo real eventualmente se saturará.
